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柱型圆洞的反射问题[9].Datta等利用有限元及本征函数展开的联合方法研究了不同形状的柱型洞周围的动力应力及位移[10].Mikhailov及Milyaev利用近似解析法研究了地下圆柱型及球形壳结构受到突加波载时的应力及位移[11].Kattis等利用边界元法研究了无限孔隙弹性介质中隧道受P及SV波的作用问题[12].Wang等利用势函数及椭圆坐标里的复变函数来研究埋置于无限饱和土中的椭圆隧道对于平面波的反射问题[13].但是总的来讲地下结构对于非平稳的波的反射问题的解析解到目前为止研究的还很不够,因此各种实验方法得到了发展.在实验方法中,线弹性动力光弹法占了较大的比重.由于实验技术方面的困难,在大多数情况下不能对于地下结构抗震来讲最感兴趣的长波反射课题进行详细的研究.对于一般空间课题的解来讲困难非常大,目前在这一领域研究的还非常不够.因为一般讲地震波长远大于地下结构横向尺寸,所以可把地震波与结构的横向相互作用动力课题化为静力课题.60至70年代,前苏联学者在抗震研究中将弹性理论用于地下结构.前苏联学者福季耶娃(Fotieva)提出[14],对于P波及S波,只要波长大于隧道洞径的3倍,且隧道埋深较大(大于洞径3倍),隧道长度大于洞径5倍,就可将地震响应的动力学问题用围岩在无限远处承受一定荷载的弹性力学的平面问题的方法解答,简称拟静法.用此法求解均匀介质中关于单连通和多连通域中的应力应变状态,得出了地下结构地震力的精确解和近似解[14-15].准静法在文[16]中得到了进一步的发展,在此文中Erzhanov等研究了在弹性均匀成层介质中与地层成不同角度的地下坑道中由地震引起的地下结构中的应力问题.在文[17]中作者对于在隧道周围有塑性区的问题进行了研究,得到了解析解.对于短波(如爆炸波)的作用,那么对于若干个配置接近的地下结构,以及距地面很近的地下结构,静力法误差较大,因为反射及衍射对于地基应力状态具有很大的影响.前苏联在修建贝-阿大铁路干线地震高烈度区铁路隧道时十分重视隧道衬砌的抗震设计,在塔什干、埃里温地下铁道建设中也采用了抗震的车站和区间隧道结构.
3.2 复杂结构系统动力抗震法
另一个方向为复杂地下结构系统的动力抗震理论.这一理论主要研究长型的具有分支的地下隧道及管道.这时地下结构系统被看成是由弹性杆及大刚度节点单元组成的系统,地基被模拟成具有一定流变性质的连续介质,课题的任务是研究杆系结构及周围介质的共同振动.这一方向的学者有苏联的Rashidov及其学派[18-19].他们通过对于具体的地铁支护形式的研究,得到了一系列关于结构形式及结构与地基连接方式对于地下结构应力的影响的结论.他们研究了地铁结构的纵向及横向振动,绘制出了用于实际结构计算的表格;他们的研究结果还表明在地下结构中可能存在两种波:亚音速及超音速波;在刚性支护及柔性地基的情况下,地基的刚度及地震脉冲的持续时间对于结构的最大位移及应力影响很大;地震缝刚度的增加导致临近段位移的减少,位移幅值依赖于地震缝的刚度及各段之间连接的刚度等.并首次在建设塔什干地铁中安置测量网用于实测地铁结构对于地震的反应.在文[20]中,Mubarakov对于地下壳体结构在地震作用下的应力状态进行了理论与实验研究,取得了对于地铁结构来讲非常有用的结果及抗震措施的建议.在美国60年代末,在建旧金山海湾地区快速地铁运输系统时(BART)提出了BART法[21],他们提出了地下结构并不抵御惯性力而是具有吸收强加变形的延性,同时还不丧失其承受静荷载等新的设计思想,并以此为基础提出了抗震设计标准.美国在80年代洛杉矶地下铁道的设计中也对地震荷载作了充分的考虑.70年代,日本学者从地震的观测资料着手,通过模型试验建立了数学模型,提出了响应位移法、应变传递法、地基抗力法等实用计算法,使得地下结构的实用抗震计算得到了很大的发展.响应位移法[22-23]的基本原理就是用弹性地基梁来模拟地下线状结构物,把地震时地基的位移当作已知条件作用在弹性地基上,以求解在梁上产生的应力和变形,从而计算地下结构(隧洞、管道、竖井等)地震响应的公式可以简化为拟静力计算公式.围岩应变传递法[23]基于:地下结构地震时应变的波形与周围岩土介质地震应变波形几乎完全相似的观测结果,把地下结构的地震应变εs与没有洞穴或地下结构影响的周围岩土介质的地震应变εg用系数a联系起来εs=aεg,a看作是一个静态系数,可通过静力有限元法分析确定.地基抗力系数法[24]是将相互作用的计算模型应用于地下结构横断面地震响应分析的一种方法.周围岩土介质的作用以多点压缩弹簧和剪切弹簧进行模拟,结构可用梁元进行模拟.本方法为日本核电厂耐震设计技术指针所采用.另外为了防止和减轻地震对隧道造成的危害,他们又将隧道抗震的 上一页 [1] [2] [3] 下一页
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